Почему при физических нагрузках в мышцах накапливается молочная кислота?

Молочная кислота образуется, когда мышцы не получают достаточно кислорода для создания энергии в процессе аэробного дыхания. Длительные периоды интенсивных тренировок могут привести к накоплению молочной кислоты из-за длительного недостатка кислорода в мышцах.

Индустрия здоровья и физических упражнений направлена на получение максимальной пользы от тренировок. Это включает в себя лучшие способы отдохнуть и дать организму восстановиться после нагрузок. Во многих блогах о тренировках и фитнесе неизменно упоминается молочная кислота, ее накопление в мышцах и ее влияние на работоспособность.

Что же такое молочная кислота и почему она вырабатывается только во время тренировок?

Что такое молочная кислота?

Все состоит из химических веществ - ряда атомов, соединенных друг с другом для создания молекул. Молочная кислота - это молекула, состоящая из атомов углерода, водорода и кислорода, как и многие другие органические молекулы. Она является кислотой, что означает, что она изменяет pH окружающей среды, отдавая воде протон (ион H+).

Бактерии и микробы, которые ферментируют продукты, те же самые, которые превращают сахар в алкоголь, также ответственны за образование молочной кислоты. Эти микробы ферментируют при недостатке кислорода, что означает, что они анаэробны.

Это брожение является для микробов способом получения энергии. Они съедают сахар, а затем, в результате ряда химических реакций (называемых метаболическими путями), этот сахар расщепляется для получения энергии. Это похоже на то, как при горении дерева образуется тепловая энергия, которую можно использовать для приготовления пищи (приготовление пищи можно рассматривать как работу, совершаемую огнем над пищей).

Однако люди и, соответственно, наши мышцы - это не анаэробные микробы. Мы вдыхаем кислород и выдыхаем углекислый газ. В таком случае, как молочная кислота оказывается в наших мышцах?

Как клетки (мышцы) производят энергию?

Людям и аэробным организмам для производства АТФ необходим кислород. Когда в организме имеется достаточное количество кислорода, мышцы (и другие клетки организма) расщепляют глюкозу для получения энергии в процессе, называемом гликолизом (glyco = глюкоза и lysis = распад). В процессе гликолиза образуется некоторое количество АТФ и молекула, называемая пируватом.

Тем не менее клетка может получить гораздо больше АТФ, отправив молекулу пирувата в митохондрию. Митохондрию не зря называют энергетической установкой клетки; она эквивалентна электростанции в городе. Одна из основных задач митохондрии в клетке - создавать АТФ и поставлять ее остальным частям клетки. Именно здесь, в митохондриях, кислород участвует в создании энергии.

Весь этот процесс, от гликолиза до химических реакций в митохондриях, называется клеточным дыханием.

Как мышцы производят энергию без кислорода?

Когда вы бежите (на беговой дорожке или убегаете от саблезубого тигра), вашим мышцам не хватает кислорода, чтобы долго поддерживать такую интенсивную активность. Однако организму нужна энергия, поэтому мышечные клетки запускают свой запасной план - производство молочной кислоты.

При нехватке кислорода работа митохондрий по производству энергии замедляется, и они не могут производить достаточное количество АТФ для питания перегруженных мышц.

Поэтому клетка, вместо того чтобы отправлять пируват в митохондрии, преобразует пируват в молочную кислоту. Это преобразование не создает АТФ напрямую, но позволяет продолжать гликолиз, который генерирует АТФ.

Для тех, кому нужны подробности биохимии

Как превращение пирувата в молочную кислоту помогает продолжению гликолиза? Это из-за химического вещества под названием НАД. Во время нескольких химических реакций гликолиза НАД (Никотинамидадениндинуклеотид) принимает электроны, превращаясь в НАДН. В присутствии кислорода этот НАДН попадает в митохондрии и помогает генерировать энергию. Однако при небольшом количестве кислорода НАДН мало что может сделать.

В то же время количество НАД, присутствующего в клетке, уменьшается. Без НАД клетка не может продолжать принимать электроны во время гликолиза, поэтому процесс останавливается. Однако реакция, которая превращает пируват в молочную кислоту, превращает НАДН в НАД, тем самым увеличивая концентрацию и позволяя гликолизу продолжать производить АТФ, который мышечная клетка может использовать для работы.

Почему во время тренировок в мышцах накапливается молочная кислота?

При длительных физических нагрузках мышцы продолжают испытывать недостаток кислорода, поэтому в них образуется все больше молочной кислоты. Эта быстрая и легкая форма энергии поддерживает мышцы в тонусе, но также приводит к накоплению молочной кислоты в мышцах.

Почему накопление молочной кислоты в мышцах - это плохо?

Внутри клеток существует тонкий баланс химических веществ, нарушение которого приводит к нарушению функционирования клеток (а в некоторых случаях и к их гибели). Молочная кислота - это кислота, которая может нарушить нормальный уровень pH в мышцах. Теперь вы, вероятно, догадались, к чему это приводит. Считалось, что такое нарушение приводит к усталости мышечной ткани, а это означает, что молочная кислота нарушает нормальное функционирование ткани.

В противовес этому, несколько исследований не обнаружили достаточно существенной связи между накоплением молочной кислоты и мышечной усталостью. Некоторые исследователи предположили, что причиной мышечной усталости являются ионы калия, выходящие из мышечных клеток, в то время как другие предположили, что причиной боли являются вызванные физической нагрузкой травмы и последующее воспаление.

Таким образом, вопрос о том, играет ли молочная кислота какую-либо роль в мышцах и насколько хорошо они функционируют, все еще не решен!